Innovazioni migliorare la precisione dei MRI Come interno 'termometro'; Tecnica può migliorare Cancer Therapy

Giugno 5, 2016 Admin Salute 0 1
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Chimici Duke University dicono di aver sviluppato un nuovo modo di misurare le variazioni di temperatura all'interno del corpo con una precisione senza precedenti per la correzione di un errore sottile teoria originale sottostante risonanza magnetica (MRI).

"Possiamo ottenere cinque a 10 volte maggiore precisione nelle mappe di temperatura di quanto sia possibile con i migliori metodi convenzionali possibili", ha detto Warren Warren, un professore di chimica Duca che è autore corrispondente di un nuovo rapporto che appare nel 17 ottobre questione della Scienza. Il lavoro è stato finanziato dal National Institutes of Health.

La nuova tecnica "è adatto per la temperatura di imaging in una vasta gamma di ambienti," aggiunge il rapporto.




La risonanza magnetica è una tecnologia priva di radiazioni per l'imaging anatomie interni dei pazienti. Funziona perché gli atomi di idrogeno in organi interni trasmetteranno loro posizioni quando sottoposti a onde radio selezionate in presenza di un forte campo magnetico, computer programmabile.

Risonanza magnetica può essere utilizzato anche per stimare i cambiamenti di temperatura interni in procedure come terapia del cancro ipertermia, dove il calore messo a fuoco viene usato per uccidere i tumori interni. Questo perché gli atomi di idrogeno in acqua spostano loro frequenze di radiodiffusione MRI in modo prevedibile come temperature dell'acqua cambiamento. E l'acqua è una componente importante di molecole in tessuti corporei.

Anche se precisa nel valutare i cambiamenti di temperatura dell'acqua in isolamento, RM convenzionale funziona in modo imperfetto come un termometro interno entro pazienti reali. Questo perché le interazioni del campo magnetico con atomi di idrogeno sono molto variabili nel corpo del paziente, e queste interazioni spostano anche di minuto in minuto, Warren ha detto.

"Gli attuali metodi abbattere nei sistemi stessi che sono di maggiore interesse, quelli che sono disomogenee e che cambiano con il tempo," dice il rapporto. "Come risultato, che forniscono solo le mappe di temperatura relativi," Warren ha aggiunto. "Quindi stiamo sviluppando metodi per fare la risonanza magnetica in modo diverso."

L'approccio del gruppo Duke comporta il rilevamento selettivo di quelli che vengono chiamati "molteplici coerenze quantiche intermolecolari (iMQCs)" in atomi di idrogeno. Warren ha detto che l'uso di iMQCs è un'applicazione del 1998 la correzione del suo laboratorio di un primo "errore sottile" in modo inventori del MRI sfruttato teoria meccanica quantistica

Mentre la teoria MRI vede nuclei di idrogeno come magneti bar minuscoli di filatura in modi caratteristici all'interno di campi magnetici, in origine ignorato alcune interazioni tra questi giri, Warren ha detto. "Abbiamo dovuto riscrivere completamente la teoria della risonanza magnetica per capire dove è stato fatto l'errore," ha aggiunto.

Incorporando queste interazioni mancanti, i chimici Duca refinied sia l'elettronica e l'interpretazione dei dati da scansioni MRI per migliorare le misure di calore.

Il metodo di Duke sfrutta tre serie di fatti: primo, acqua e grasso mai mescolare. In secondo luogo, gli atomi di idrogeno in rispondono acqua per riscaldare cambiamenti ma quelli di grassi non lo fanno. In terzo luogo, le molecole di acqua e di grasso nel corpo sono suscettibili di essere posizionato entro decine di milionesimi di metro (o micron) l'una dall'altra.

Grasso e molecole di acqua che si verificano così vicini sono sottoposti alle stesse condizioni magnetici, i chimici Duke motivate. Così le differenze tra i due tipi di segnali MRI che emettono dovrebbe rappresentare l'effetto delle variazioni di temperatura sulla idrogeno in acqua. Calcolo degli effetti delle iMQCs - le sottili interazioni tra spin atomici - migliora ulteriormente la precisione del confronto.

"Quindi la differenza tra acqua e grasso è un termometro risonanza magnetica assoluta", ha detto Warren.

Il rapporto del team di Duke osserva che la tecnica è stata dimostrata in roditori vivi, compresi gli animali obesi le cui cellule imitare quelli in tessuto mammario adiposo. A causa degli effetti cellule di grasso 'a campi magnetici, il tessuto del seno non può essere a temperatura controllata con RM convenzionale, il rapporto ha anche osservato.

La tecnica potrebbe migliorare le applicazioni cliniche di ipertermia contro il cancro, e anche essere applicata in altri tipi di terapia, Warren ha suggerito. "La regolazione della temperatura è una parte estremamente importante di come i processi biologici in noi lavorare", ha detto.

Il primo autore del rapporto scienza è Gigi Galiana, che recentemente ha ricevuto il suo Ph.D. presso la Princeton University. Laboratorio di Warren trasferito nel 2005 da Princeton a Duke, dove ha fatto la maggior parte del suo lavoro di tesi. Altri coautori Duke sono Rosa Branca, un ricercatore post-dottorato, e Elizabeth Jenista, uno studente laureato.

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